Ultra-Mikroeindruckversuche und Ritztests - numerisch und experimentell

Zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften extrem kleiner Volumenbereiche von Oberflächen und dünnen Schichten werden häufig der registrierende Eindruckversuch und der Ritztest eingesetzt. Beim registrierenden Eindruckversuch wird ein Diamantprüfkörper mit einer vorgeschriebenen Kraft normal in die zu untersuchende Oberfläche gedrückt und die resultierende Eindringtiefe der Indenterspitze in die Probe kontinuierlich aufgezeichnet. Die derart gemessene Eindringkurve dient als Basis zur Berechnung zahlreicher Probeneigenschaften wie z.B. Härte, Elastizitätsmodul. Beim Ritztest wird zusätzlich zur Eindruckkraft auf den Indenter eine Tangentialbewegung überlagert, mit der entweder der Indenter über die Probe geritzt oder die Probe unter dem eingedrückten Indenter weggezogen wird. Aus einer kritischen Last, bei der die zumeist beschichtete Probe versagt, werden Aussagen über die Haftfestigkeit der Schicht abgeleitet. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben wurden und werden im IWM b eide Verfahren durch experimentelle und numerische Arbeiten auf ihre Tauglichkeit und Anwendbarkeit auf die Analyse von kleinen Volumenbereichen an Oberflächen und dünnen Schichten untersucht [1-4]. Insbesondere wurden dabei auch die komplexen Parameterabhängigkeiten analysiert, die in den folgenden Abschnitten vorgestellt werden.